Про інфрачервоне опалення
Переваги інфрачервоного опалення
На попередній сторінці прописано аргументи на користь електричного опалення в принципі.
Ось ви сказали собі: “Так, електроопалення – це зараз найкраще, що може бути”. Дуже добре.
Але, на жаль, вибір на цьому не закінчується.
Електричні конвектори, тепла підлога, калорифери, опалювальна плівка, масляні обігрівачі, інфрачервоне опалення різних видів тощо. – чим же вони відрізняються і на чому зупинитися?
Ми зробили свій вибір і вважаємо його на 100% правильним. Чому? Читайте далі.
Як працюють традиційні системи опалення
Почнемо з азів, оскільки цю сторінку читатимуть і ті, для кого тема опалення не зовсім знайома. Для фахівців же, як то кажуть, повторення – мати вчення.
Будь-яка опалювальна система необхідна не просто для того, щоб зігріти приміщення, в якому перебуває людина, її завдання – створити для людей комфортні умови. Як це відбувається?
Наприклад, у рідинній системі джерело тепла, перетворюючись на теплову енергію, нагріває воду, вода тече трубами, нагріваючи батареї, ті віддають своє тепло повітрю, а повітря вже гріє людину. Цей стандартний ланцюжок характерний для конвекційної системи обігріву (опалювальної системи, що забезпечує обігрів приміщення і людини за рахунок руху нагрітого повітря). У цьому разі між джерелом тепла і людиною існує або два посередники – вода і повітря, або один – повітря, якщо йдеться про системи опалення з використанням електричного або газового конвекторів. Так, втрати тепла при цьому колосальні!
А що ми в підсумку отримуємо? Середовище проживання з теплим повітрям. Звичайно, це вже не погано. Не замерзнете, не помрете, але наскільки затишно ви почуватиметеся? Повітря тепле, але стіни, меблі, інші предмети – холодні! Пройде кілька днів, перш ніж вони прогріються, і тільки за умови, що приміщення добре утеплене, у ньому можна буде комфортно перебувати.
Давно відомо, що просто тепле повітря – недостатня умова для комфортного життя людини. Насамперед їй потрібні нагріті предмети, що віддають м’яке тепло у вигляді випромінювання. За таким принципом ми отримуємо тепло від сонця, так обігрівають будинки російські печі, такий принцип роботи турецької лазні, таким чином ми отримуємо тепло від розташованого поруч багаття.
Усі знають, що будь-які предмети, температура яких вища за точку абсолютного нуля градусів (-273,15°С), випромінюють тепло-інфрачервоне тепло. Людина не виняток. У природі тепло передається переважно променистим шляхом (тобто за допомогою обміну інфрачервоною тепловою енергією).
Порівняйте навіть звичайні сільські будинки, опалювані російською піччю, з нашими холодними панельними будинками. В останніх незатишно і мерзлякувато. Людина в них швидше виконує роль “донора”, що віддає свою теплову енергію холодним стінам. При цьому “на знак подяки” отримує лише перегріте і пересушене запорошене пилове повітря.
Нам це не підходить, це не найкращий вибір.
Особливості променистого опалення
Променисте тепло має зовсім іншу природу. Якщо під час конвекції молекула з вищою температурою передає свою енергію молекулі з нижчою температурою, то у випадку з променистими системами немає передання тепла через повітря, повітря під час інфрачервоного опалення не нагрівається, йде випромінювання, хвиля. Ця хвильова енергія перетворюється на теплову безпосередньо на поверхні предметів, на які вона потрапляє, або на тілі людини, зігріваючи її. Тобто, як таких посередників немає, а значить, і втрати тепла мінімальні. Тому променисті системи і називають системами прямого нагріву, на відміну від рідинних, так званих систем непрямого нагріву.
Будь-які електричні опалювальні системи з батареями і трубами, що використовують для нагріву рідини, яка циркулює всередині, ТЕНові або електродні котли, а також опалювальні системи на основі конвекторів, – це системи конвекційні. Інфрачервоні обігрівачі (ІЧ) і наші панелі – системи променистого типу. Звісно, будь-яка промениста система передбачає наявність конвекційного елемента, у будь-якій конвекційній системі присутній і променистий компонент. Але основний спосіб теплопередачі (конвекційний або променистий) відіграє важливу роль у визначенні потужності опалювальної системи.
Інфрачервоне електричне опалення – менша потужність системи обігріву
Усі, хто хоч трохи знайомий з опаленням, впевнено кажуть, що на обігрів 10 кв. м приміщення за його стандартної висоти 2,5 м потрібен 1 кВт теплової потужності. Ми стверджуємо, що променисті системи здатні обігріти таке приміщення в половину меншою потужністю (від 0,5 кВт на 10 кв.м). І це справжня правда. При цьому в СНиПах і ДБНах немає чіткої цифри, тому що потужність опалювальної системи конкретного приміщення підбирається з урахуванням його тепловтрат і, відповідно, їхнього поповнення.
Цей факт легко обґрунтувати, багато вчених пишуть про це.
Своєрідний тепловий дебет і кредит будь-якого приміщення, тобто його тепловий баланс, виглядає приблизно так. Приміщення отримує тепло від системи опалення, електроприладів, що працюють, від самої людини – кожне тіло випромінює приблизно 100 Вт потужності, від приготування їжі та від сонячної радіації.
Основна складова теплових втрат – це тепло, що йде в трубу в прямому і переносному сенсі (близько 45% усіх тепловтрат). Це та частина нагрітого повітря, яка постійно переміщується завдяки повітрообміну та інфільтрації (тепловтрат крізь щілини, нещільні з’єднання між будівельними панелями або блоками, стики). Деяка частина тепла йде через підлогу, дах і через огороджувальні конструкції – стіни, вікна, двері.
Як правило, в окремих будівлях, наприклад у приватних будинках, втрати тепла дещо вищі, ніж у квартирах, – у багатоквартирних будинках усе-таки є сусіди зліва-направо, зверху-внизу, що часто робить вразливою до холоду тільки одну-дві стіни.
Так чому ж на систему елетричного інфрачервоного опалення закладається 0,5 кВт електроенергії на 10 кв.м, а не 1 кВт? Звідки ці чарівні дані?
Для цього є цілих три причини, хоча насправді все дуже просто.
- Перша причина криється в так званій променистій добавці. .
Людина втрачає тепло кількома способами – через виділення (сеча, піт, кал), дихання (повітря, конвекція) і тепловипромінювання. За рахунок тепловипромінювання втрачається 70% власного тепла. Тому логічно припустити, що це тепло треба заповнювати подібним же випромінюванням. Ми вже писали вище, що якщо людину оточуватимуть холодні стіни і предмети, вона віддаватиме їм своє тепло, а не навпаки.
Для ілюстрації цього явища наведемо досить цікаві дані з експериментів учених:
– люди, які перебувають у приміщенні з температурою повітря +50oC, але спеціально охолодженими стінами, мерзли; натомість за температури +10oC та розжарених стін починали потіти;
– при температурі повітря в приміщенні +27oC, але на поверхні стін – 10oC люди набагато гірше себе почувають, ніж за температури повітря та стін +18oC.
Ось і виходить, що завдяки променистій складовій, тобто енергії, яку людина перетворює на теплову, ефективна температура тепловідчуття є набагато вищою, ніж та, що є на даний момент у приміщенні. Тобто при опаленні інфрачервоними обігрівачами можна підтримувати в приміщенні дещо нижчу температуру, ніж та, яка була б нам комфортною за конвекційної системи. А звідси – і відчуття комфорту за нижчої температури, і економія електрики під час обігріву приміщення, і менша розрахункова потужність опалення.
- Друга причина – коефіцієнт повітрообміну (який показує, який відсоток повітря на годину йде на вулицю і заміщується свіжим).
Цей коефіцієнт активно досліджували французькі та німецькі вчені, які дійшли висновку, що за інфрачервоної системи опалення, коли немає примусового руху повітря, він становить 0,2-0,6, а за конвекційної – може бути аж до 4,6 (такий коефіцієнт можливий у приміщеннях, де надто часто відчиняють двері та спостерігають інтенсивний повітрообмін, наприклад, у невеликій крамничці).
Чому? Усі будівельні матеріали мають пори та капіляри, які можуть бути заповнені вологим повітрям, водою або льодом. Що відбувається в холодну пору року? Волога заповнює об’єм у порах, витісняє повітря, через що теплопровідність сильно збільшується (коефіцієнт теплопровідності води 0,5, і він у 25 разів більший за теплопровідність повітря). При зниженні температури нижче нуля теплопровідність ще більше збільшується (лід має теплопровідність 2,0 – це в 4 рази більше, ніж у води). Інфрачервоні системи опалення насамперед висушують стіни, волога витісняється повітрям, теплоізоляція поліпшується, коефіцієнт повітрообміну зменшується.
А що нижчий коефіцієнт повітрообміну, то менше витрачається енергії на обігрів приміщення.
- Третя причина – це градієнт температури приміщення по висоті, так званий природний перепад температур.
За променистої системи опалення це 0,2…0,3 градуса на метр, за конвекційної – від 0,7 до
1,5oC/м. За висоти приміщення 2,5 метра за променистої системи опалення ми отримаємо 18oC на підлозі та 19oC під стелею, тоді як за конвекційної системи ця розбіжність буде відчутнішою – +18oC на підлозі та +22-23oC під стелею.
Види променистого опалення
Звичайно, променисте тепло теж буває різним: коротко-, середньо- і довгохвильовим. Відповідно до закону Віна, довжина хвилі залежить від температури поверхні, що випромінює: що вища температура випромінювання, то довжина хвилі коротша, а сама хвиля жорсткіша і шкідливіша. Приміром, так звані ІЧ-обігрівачі ми застосовуємо тільки в тих приміщеннях, де людина перебуває нетривалий час – ангари, склади, коридори, бо “ікашки” дають жорстке випромінювання. Це шкідливо. Хвиля завдовжки менше ніж 2 мкм не проникає всередину організму, затримується шкірою і спричиняє різні патології – екземи, дерматити, бронхіти, астми.
Середньохвильове тепло сприятливіше, але найбільш фізіологічним є тепло довгохвильове. Людина випромінює спектр від 3 до 50 мкм, максимум у відсотковому відношенні – це довжина хвилі 9,6 мкм, що відповідає температурі поверхні, яка випромінює, від 35 до 40oC. Таке випромінювання не тільки не шкідливе, а навіть корисне для організму людини. До того ж, порівняно з конвекторами, опалення інфрачервоними батареями є більш екологічним, оскільки не пересушує повітря і не створює примусової конвекції і повітря, і пилу.
Підіб’ємо підсумки
По перше, як ми вже з’ясували, інфрачервоним довгохвильовим інфрачервоним системам опалення від самого початку потрібно на 30% -40% менше потужності, ніж конвекторам або котлам. А в експлуатації вони щонайменше в 1,5 раза економічніші. Обігрівачі легко встановлюються і створюють у приміщеннях комфортний температурний режим, шляхом темперування швидко усувають проблему холодних сирих стін і кутів.
По-друге, ці системи опалення можна повністю автоматизувати. За рахунок встановлення терморегуляторів у кожній кімнаті опалювального приміщення відбувається перерозподіл навантаження на наявні електричні мережі. Кожен з терморегуляторів буде в різний час, у міру необхідності, вмикати й вимикати опалювальне обладнання, оскільки кожна кімната нагріватиметься й охолоджуватиметься не однаковий час за рахунок різної площі.
Всі ці фактори свідчать про те, що інфрачервоні довгохвильові системи опалення краще за інших справляються із завданням обігріву приміщень будь-якого призначення, при цьому працюючи мінімальний час і максимально економно. Саме тому ця технологія була взята за основу у виробництві обігрівачів під брендом UDEN-S.